一种无线充电用高Bs铁氧体片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种无线充电用高Bs铁氧体片及其制备方法，所述无线充电用高Bs铁氧体片包括主成分和掺杂成分，所述主成分包括Fe2O3，NiO，ZnO和MnO，所述掺杂成分至少包括CaCO3，ZrO2，WO3，MoO3和Nb2O5中的一种；其中，以所述主成分的总物质的量为基准，所述主成分中各组分的物质的量分数为：Fe2O3 60.4～65.7mol％，MnO 11.8～20.2mol％，ZnO 12.2～20.2mol％，NiO 1.2～4.7mol％。本发明专利技术的无线充电用高Bs铁氧体片在兼顾高磁导率和低损耗性能的前提下，具有较高的Bs，Bs(25℃)≥400mT，μ′≥500，μ"≤20，相比于市面上使用的镍锌铁氧体片提升了150mT的Bs，提升率达60％。

【技术实现步骤摘要】
一种无线充电用高Bs铁氧体片及其制备方法
本专利技术涉及磁性材料
，尤其涉及一种无线充电用高Bs铁氧体片及其制备方法。
技术介绍
无线充电技术(wirelesschargingtechnology)是一种无需布线的电力传送技术，当前最成熟、应用最普遍的是电磁感应方式，也是目前无线充电的主流模式。苹果公司最新发布的iphone8和iphoneX采用的就是电磁感应式无线充电技术。在无线充电过程中，为得到较高的充电效率，减小或消除充电时电磁场对手机的影响，需要使用电池屏蔽片进行屏蔽。电磁屏蔽片的作用就是隔绝电磁波，阻止金属等材料吸收发射端设备发出的电磁波并产生反方向的磁场。在手机无线充电接收端中，如果没有电磁屏蔽片，无线充电设备就无法完成近距离充电工作。以智能手机为例，由于手机的特殊的结构，在手机里必须安装一个电池，这个电池实际上就是无线传输技术发展的噩梦—当发射线圈发射出来的磁场经过电池时，电池里面的金属就会产生感应电流，通常叫做“涡流”。这个涡流会产生一个跟发射线圈产生的磁场方向相反的磁场，抵消掉发射线圈形成的磁场，使得接收线圈接收到的感应电压下降；并且该涡流会转变成热量，使得手机电池非常热。因此，为了实现手机的无线传输，就必须在电力接收线圈和手机电池之间放置一个“隔金属”的装置，用于阻挡磁力线，避免磁力线到达电池内。常规的技术是使用一个高导磁率的铁氧体来做这个“隔金属”装置。铁氧体片的作用是避免电力传输过程受到金属的干扰产生涡流，由于铁氧体片具有较高磁导率(μ′)，可以将交变电磁场聚束到铁氧体片中，同时铁氧体片还具有很低的损耗(μ″)，使得电磁场无损耗地通过铁氧体片内，从而实现电磁场与金属隔离，有效提高无线充电效率。据IHSMarkit预测，2019年渗透率预计将达60％，到2019年无线充电市场规模将突破100亿美金，到2024年市场规模接近千亿人民币元。无线充电终端产品的应用范围很广，市场规模也很大，主要包括消费电子产品，如手机、智能穿戴、笔记本，也包括家电、新能源汽车以及工业机器人等。苹果带动的不仅仅是手机和穿戴式设备的无线充电，如今它已经搅动了汽车和工业机器人等行业。随着无线充电生态的逐步完善，未来无线充电将打通手持设备、汽车和家用电器等应用领域，直接颠覆人们在出行和居家时的用电习惯。可以这样说，手机是无线充电的领路人，而家庭无线充电生态的构建则有着更为举足轻重的意义，因为家庭的使用频率更高。目前市场上手机无线充电用磁片的主要材质为镍锌铁氧体，受其配方成分的制约，其Bs通常只有200～250mT，导致无线充电效率低，充电时间过长。而目前新兴的非晶磁片，虽然能够解决上述问题，但是由于其成本的高昂，只是应用于高端机型。因此，开发一种无线充电用高Bs铁氧体片新型磁性材料具有重要的研究意义。
技术实现思路
本专利技术为了克服传统无线充电用磁片Bs较低，导致无线充电效率低的问题，提供了一种兼顾高磁导率和低损耗的无线充电用高Bs铁氧体片。本专利技术还提供了一种薄片易于获取、工艺条件易于控制、便于冲环测试的无线充电用高Bs铁氧体片的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种无线充电用高Bs铁氧体片，包括主成分和掺杂成分，所述主成分包括Fe2O3，NiO，ZnO和MnO，所述掺杂成分至少包括CaCO3，ZrO2，WO3，MoO3和Nb2O5中的一种；其中，以所述主成分的总物质的量为基准，所述主成分中各组分的物质的量分数为：Fe2O360.4～65.7mol％，MnO11.8～20.2mol％，ZnO12.2～20.2mol％，NiO1.2～4.7mol％。本专利技术无线充电用高Bs铁氧体片为锰锌铁氧体体系，选用锰锌铁氧体体系比镍锌铁氧体具有以下好处：在1MHz频率范围内，锰锌铁氧体的磁导率要高于镍锌铁氧体，而目前作为无线充电用的磁片，其使用频率一般在300kHz。另外，锰锌铁氧体还具备高饱和磁通密度(Bs)及低的功率损耗；其中，主成分中各组分配比分配的原理如下：根据能量传输的两种方式：①变压器传输方式(其传输能量的大小取决于感应电压，也就是单位时间内的磁通量变化ΔB)；②电感器传输方式(其传输能量的大小取决于电感量，即磁导率)。根据公式Bs(T)＝Bs(0)*(ρ/ρt)*[1-(T/Tc)]a，想要获得高Bs的材料，需要Bs(0)↑、ρ↑、Tc↑。根据下表：主成分中Fe2O3越多，ZnO越少，Bs越高！磁导率的影响因素有①各向异性常数K；②磁致伸缩系数λs；③内应力σ。其中λs*σ项中λs的数量级小于10-5，K＜0时其数值在102～104J/m3之间，K＞0时比K＜0时要大一个数量级以上。因此，K值起主导作用。从高Bs的配方组成可以看到，其主要组成为FeFe2O4，导致K值过大，在主成分中加入适量的NiO，用Ni2+取代Fe2+，降低K值提升磁导率。作为优选，以所述主成分总质量为基准，所述CaCO3的掺杂量为600ppm，所述ZrO2的掺杂量为200ppm，所述WO3的掺杂量为100～500ppm；所述MoO3的掺杂量为100～600ppm，所述Nb2O5的掺杂量为100～450ppm。本专利技术线充电用高Bs铁氧体片中选用WO3和MoO3作为掺杂成分的机理是：经过烧结之后，对不同Mo/W掺杂量的富铁MnZn铁氧体在各个温度段的晶粒尺寸进行对比发现，都要比Mo/W没有掺杂的材料要小。说明是MnW04/MnMoO4阻碍了固相反应，导致晶粒尺寸变小。有资料表明包括MnMoO4/MnWO4在内的ABO4型晶体容易存在于烧结体的晶界上，这已经被用作抑制粒子生长的一种手段。由于MnMoO4/MnWO4有阻碍晶界移动以及晶粒生长的作用，这使得铁氧体的烧结温度有升高的倾向。在通常的MnZn铁氧体烧结过程中，预烧中未反应的Fe2O3大约在1323K前后会转变成Fe3O4同时放出氧气。其后于1273K-1373K的烧结，容易形成闭合气孔。富铁MnZn铁氧体的Fe2O3含量大(60～69mol％)，高温下所放出的氧气量为要比普通铁氧体材料(Fe2O3：52～55mol％)多数倍。气孔的增多会使得富铁MnZn铁氧体更不易获得高密度。但是，MoO3/WO3的掺杂使得原本发生在1273K-1373K的烧结移到了更高的温度区间。这一变化，相应地可以帮助因Fe2O3的还原而生成的氧气可以在闭合气孔形成以前及时排除。一种无线充电用高Bs铁氧体片的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比称取主成分的各原料，湿法混合后，烘干，进行预烧；(2)在经过预烧的主成分中加入掺杂成分，得铁氧体粉末；(3)以铁氧体粉末总质量为基准，在铁氧体粉末中分别加入20～30wt％的溶剂，0.2～0.5wt％分散剂，热塑性树脂，增塑剂，二次混合后，破碎，得料浆；将料浆打入可以抽真空的容器中；(4)通过搅拌及抽真空，将料浆中的气泡消除，将料浆经消泡处理后，选用合适高度的涂布器，将料浆进行涂布，并静置一段时间，待溶剂挥发后，形成软片，裁切成50mm×50mm的尺寸，获取厚度为0.1±0.03mm的生片薄片；(5)对生片薄片进行围边，烧结，得烧结磁片；(6)用胶带将烧结磁片的两面贴合，裂片，即得无线充电用高Bs铁氧体片。作为优选，步骤(3)中，破碎粒度D50本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线充电用高Bs铁氧体片，其特征在于，包括主成分和掺杂成分，所述主成分包括Fe2O3，NiO，ZnO和MnO，所述掺杂成分包括WO3和MoO3；其中，以所述主成分的总物质的量为基准，所述主成分中各组分的物质的量分数为：Fe2O3 60.4～65.7mol％，MnO 11.8～20.2mol％，ZnO 12.2～20.2mol％，NiO 1.2～4.7mol％。

【技术特征摘要】
1.一种无线充电用高Bs铁氧体片，其特征在于，包括主成分和掺杂成分，所述主成分包括Fe2O3，NiO，ZnO和MnO，所述掺杂成分包括WO3和MoO3；其中，以所述主成分的总物质的量为基准，所述主成分中各组分的物质的量分数为：Fe2O360.4～65.7mol％，MnO11.8～20.2mol％，ZnO12.2～20.2mol％，NiO1.2～4.7mol％。2.根据权利要求1所述的一种无线充电用高Bs铁氧体片，其特征在于，以所述主成分总质量为基准，所述WO3的掺杂量为100～500ppm；所述MoO3的掺杂量为100～600ppm。3.一种如权利要求1或2所述的无线充电用高Bs铁氧体片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按照上述配比称取主成分的各原料，湿法混合后，烘干，进行预烧；(2)在经过预烧的主成分中加入掺杂成分，得铁氧体粉末；(3)在铁氧体粉末中分别加入溶剂，分散剂，热塑性树脂，增塑剂，二次混合后，破碎，得料浆；(4)将料浆经消泡处理后，涂布，静置，待溶剂挥发后，获取生片薄片；(5)对生片薄片进行围边，烧结，得烧结磁片；(6)将烧结磁片的两面贴合，裂片，即得无线充电用高Bs铁氧体片。4.根据权利要求3所述的无线充电用高Bs...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢飞翔，陈新彬，赵旭，吕飞雨，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33